(57)【要約】【課題】簡易な構造で腐食部を補強することができる鋼材補修構造を提供する。【解決手段】鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であって、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の全体を被覆する第二補強樹脂層３と、第一補強樹脂層２と第二補強樹脂層３との間に配置され第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３を構成する樹脂剤に埋め込まれる補強材４と、腐食部Ｃ及びその外周に固定され少なくとも第一補強樹脂層２に被覆される複数のズレ止め部材５と、を有し、ズレ止め部材５は、鋼材Ｓに穿孔される挿通孔５１の径よりも大きな径を有する拡径部５２ａを備えたボルト５２により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、
前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、
該第一補強樹脂層の全体を被覆する第二補強樹脂層と、
前記第一補強樹脂層と前記第二補強樹脂層との間に配置され前記第一補強樹脂層及び前記第二補強樹脂層を構成する樹脂剤に埋め込まれる補強材と、
前記腐食部及びその外周に固定され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆される複数のズレ止め部材と、を有し、
前記ズレ止め部材は、前記鋼材に穿孔される挿通孔の径よりも大きな径を有する拡径部を備えたボルト、前記鋼材に溶接されるスタッドボルト又は前記鋼材に穿孔されるねじ孔に螺合される全ねじボルトにより構成されている、ことを特徴とする鋼材補修構造。
【請求項２】
前記ボルトは、中央部に前記拡径部を有する両ねじボルト又は頭部の根元に前記拡径部を有する片ねじボルトである、ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材補修構造。
【請求項３】
前記ズレ止め部材は、前記ボルト、前記スタッドボルト又は前記全ねじボルトに螺合されるナットを有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼材補修構造。
【請求項４】
前記ナットは、前記補強材の内側、前記補強材の外側又は前記補強材の内側及び外側に螺合されている、ことを特徴とする請求項３に記載の鋼材補修構造。
【請求項５】
前記第一補強樹脂層及び前記第二補強樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【請求項６】
前記エポキシ系樹脂剤に、繊維材、金属材、セラミックス材、石材又はこれらの混合材を配合した、ことを特徴とする請求項５に記載の鋼材補修構造。
【請求項７】
前記補強材は、網筋、薄肉鋼板、パンチングメタル又は三次元織物である、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【請求項８】
前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【請求項９】
前記腐食部を有する前記鋼材の両面に、前記第一補強樹脂層、第二補強樹脂層、前記補強材及び前記ズレ止め部材を配置した、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【請求項１０】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有し、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【請求項１１】
前記第二補強樹脂層の表面を覆うように剥落防止用の防落シートを貼付した、ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の鋼材補修構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材補修構造に関し、特に、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した鋼製構造物における腐食部の補修に適した鋼材補修構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材（鋼製の材料）は、炭素含有量や熱処理の仕方によって、強度、耐食性、耐熱性、磁気特性、熱膨張率等を調整することができ、種々の種類のものが製造されており、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等、様々な構造物に使用されている。これらの鋼製構造物において、鋼材は荷重を支持する部材として使用されていることが多く、一定の強度を必要とする。一方で、鋼製構造物は、野外に曝露した状態で設置されることが多く、水分の付着等によって鋼材が腐食し易い。鋼材が腐食した場合には、肉厚が部分的に薄くなってしまい、強度が低下し、座屈してしまうおそれがある。そこで、腐食した鋼材を補修する必要があるが、上述した鋼製構造物は、大型であることが多く、部分的な腐食で鋼材全体を交換することは効率が悪く、交換作業も大掛かりなものとなってしまう。特に、鋼製構造物が橋梁等のインフラ設備の場合には、鋼材の交換を行う際に設備の使用を停止しなければならず、社会的に与える影響も大きい。
【０００３】
例えば、特許文献１の従来技術の欄には、補強板を高力ボルトで接合する方法が多用されている旨が記載されており、かかる補修方法の欠点を改善する方法として、既設鋼桁の補強必要部位に鉄筋コンクリートを充填して補修する方法や既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填して補修する方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、橋梁の上部又は底部に補強板（鋼板）を固定して空洞部を形成し、その空洞部にプラスチックや高分子材料等の熱硬化性材料を注入して、鉄道サービスを中断せずに高架鉄道橋を補強又は補修する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、架橋ゴム微粒子を分散させたエポキシ樹脂接着剤を介して強化繊維材料を接着する鋼製構造物の補強方法が記載されている。具体的には、試験例として、Ｉ型鋼の底面に上述したエポキシ樹脂接着剤を塗布してプライマー層を形成し、その上に繊維強化シートを積層させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１９号公報
【特許文献２】特表２００８−５２０８６７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された補修方法では、コンクリートを使用していることから、補修箇所が重量物となり易く鋼製構造物への負荷を増大させてしまう、コンクリートの施工の準備が面倒であるとともに養生完了までに時間を要してしまう等の問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２及び特許文献３に記載された補修方法を腐食した鋼材の補修に適用することもできる。しかしながら、特許文献２に記載された補修方法では、空洞部を形成する補強板を鋼製構造物に固定しなければならず、補強板が重量物となり易く、固定手段も大型化し易く、設置面積及び設置空間が大きくなり易いという問題がある。また、特許文献３に記載された補修方法では、腐食した鋼製構造物の表面に繊維強化シートを接着しているが、橋梁等の大型構造物の場合には、繊維強化シートでは十分な強度（例えば、圧縮強度や引張強度）が得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、簡易な構造で腐食部を補強することができる鋼材補修構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、該第一補強樹脂層の全体を被覆する第二補強樹脂層と、前記第一補強樹脂層と前記第二補強樹脂層との間に配置され前記第一補強樹脂層及び前記第二補強樹脂層を構成する樹脂剤に埋め込まれる補強材と、前記腐食部及びその外周に固定され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆される複数のズレ止め部材と、を有し、前記ズレ止め部材は、前記鋼材に穿孔される挿通孔の径よりも大きな径を有する拡径部を備えたボルト、前記鋼材に溶接されるスタッドボルト又は前記鋼材に穿孔されるねじ孔に螺合される全ねじボルトにより構成されている、ことを特徴とする鋼材補修構造が提供される。
【００１１】
前記ボルトは、中央部に前記拡径部を有する両ねじボルトであってもよいし、頭部の根元に前記拡径部を有する片ねじボルトであってもよい。
【００１２】
前記ズレ止め部材は、前記ボルト、前記スタッドボルト又は前記全ねじボルトに螺合されるナットを有していてもよい。前記ナットは、前記補強材の内側に螺合されていてもよいし、前記補強材の外側に螺合されていてもよいし、前記補強材の内側及び外側に螺合されていてもよい。
【００１３】
前記第一補強樹脂層及び前記第二補強樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されていてもよい。前記エポキシ系樹脂剤に、繊維材、金属材、セラミックス材、石材又はこれらの混合材を配合してもよい。
【００１４】
前記補強材は、網筋、薄肉鋼板、パンチングメタル又は三次元織物であってもよい。また、前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有していてもよい。
【００１５】
前記腐食部を有する前記鋼材の両面に、前記第一補強樹脂層、第二補強樹脂層、前記補強材及び前記ズレ止め部材を配置するようにしてもよい。
【００１６】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有し、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成されていてもよい。
【００１７】
さらに、前記第二補強樹脂層の表面を覆うように剥落防止用の防落シートを貼付するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る鋼材補修構造によれば、補強樹脂剤を使用して腐食部を補修するとともに補強樹脂剤に補強材を埋め込むようにしたことにより、簡易な構造で腐食部を補修することができる。また、コンクリートや大型の補強板を使用しないことから、補修構造の軽量化及び作業性の向上を図ることができる。また、腐食部が狭小部や角隅部に存在する場合であっても容易に補修することができる。
【００１９】
特に、ズレ止め部材を、拡径部を備えたボルト又は溶接されるスタッドボルトで構成することにより、ズレ止め部材を鋼材に対してガタが生じないように固定することができ、ズレ止め部材のガタに起因する鋼材補修構造の損壊を抑制することができ、鋼材補修構造の効果を高めることができるとともに、その寿命を延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。
【図２】ズレ止め部材を示す拡大図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第一変形例、（ｃ）は第二変形例、（ｄ）は第三変形例、を示している。
【図３】図１に示した鋼材補修構造の施工方法を示す図であり、（ａ）は施工前の状態、（ｂ）は第一工程、（ｃ）は第二工程、（ｄ）は第三工程、(ｅ)は第四工程、（ｆ）は第五工程、（ｇ）は第六工程、を示している。
【図４】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す断面図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。
【図５】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す断面図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、（ｃ）は第六実施形態、（ｄ）は第七実施形態、（ｅ）は第八実施形態、を示している。
【図６】鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図７】トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図８】ズレ止め部材の他の変形例を示す拡大図であり、（ａ）は第四変形例、（ｂ）は第五変形例、を示している。
【図９】本発明の第九実施形態に係る鋼材補修構造を示す全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る鋼材補修構造の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。図２は、ズレ止め部材を示す拡大図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第一変形例、（ｃ）は第二変形例、（ｄ）は第三変形例、を示している。なお、図２では樹脂層を形成する前の状態を図示している。
【００２２】
本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であって、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の全体を被覆する第二補強樹脂層３と、第一補強樹脂層２と第二補強樹脂層３との間に配置され第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３を構成する樹脂剤に埋め込まれる補強材４と、腐食部Ｃ及びその外周に固定され少なくとも第一補強樹脂層２に被覆される複数のズレ止め部材５と、を有し、ズレ止め部材５は、鋼材Ｓに穿孔される挿通孔５１の径よりも大きな径を有する拡径部５２ａを備えたボルト５２により構成されている。
【００２３】
前記第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３は、例えば、エポキシ系樹脂剤等の高強度樹脂剤により構成される。かかる高強度樹脂剤は、硬化剤を混合することにより硬化し、接着性に優れ、一定の強度（例えば、圧縮強度及び引張強度）を有する。例えば、鋼材Ｓが１０ｍｍ程度の肉厚を有する場合には、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３はそれぞれ５〜１０ｍｍ程度に設定される。第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３は、同じ樹脂剤により構成されてもよいし、機能性を考慮して異なる樹脂剤により構成されてもよい。また、第二補強樹脂層３の表面には、防水、防錆、美観向上等の効果を有するコーティングや塗装を施すようにしてもよい。なお、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤は、エポキシ系樹脂剤に限定されるものではなく、一定の接着性と一定の強度を有する樹脂剤であれば、他の高強度樹脂剤であってもよい。
【００２４】
前記補強材４は、例えば、網筋により構成される。網筋とは、網目状又は格子状に形成された鉄筋（ステンレス鋼筋を含む）を意味する。補強材４は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、第一補強樹脂層２に補強材４を構成する鉄筋の一部が埋め込まれて接着される。また、第一補強樹脂層２及び補強材４の上に第二補強樹脂層３が形成され、第二補強樹脂層３に補強材４を構成する鉄筋の一部が埋め込まれ、補強材４は第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３により挟持される。
【００２５】
このように、高強度樹脂剤により補強材４を挟持して腐食部Ｃの上面を覆うことにより、腐食部Ｃの減肉分を補い、鋼材Ｓに作用する応力を第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３を介して補強材４に伝達することができ、座屈や損傷を抑制することができる。
【００２６】
また、上述した第一補強樹脂層２、第二補強樹脂層３及び補強材４を有する樹脂層は、腐食部Ｃを有する鋼材Ｓの両面に形成されている。かかる構成により、腐食部Ｃの減肉分を鋼材Ｓの両面に形成された樹脂層により補うことができ、鋼材Ｓの座屈や損傷を抑制することができる。また、両面に樹脂層を形成することにより、片面の樹脂層を薄く形成することができ、各面における樹脂層の軽量化を図ることができる。
【００２７】
前記ズレ止め部材５は、第一補強樹脂層２、第二補強樹脂層３及び補強材４を有する樹脂層の鋼材Ｓからの脱落を抑制するとともに、鋼材Ｓに作用する応力を伝達するための部材である。ズレ止め部材５は、図示したように、腐食部Ｃ及びその外周に配置され、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３に被覆される。例えば、鋼材Ｓが１０ｍｍ程度の肉厚を有する場合であって、腐食部Ｃが３ｍｍ程度以下の深さであれば、腐食部Ｃにズレ止め部材５を配置しても鋼材Ｓに与える影響は少ない。腐食部Ｃに挿通孔５１を穿孔する際には、挿通孔５１の支圧面（挿通孔５１の内周面とボルト５２の外周面との接触面）が降伏しないか否かを計算しておく必要がある。
【００２８】
ズレ止め部材５は、例えば、図２（ａ）に示したように、鋼材Ｓに穿孔される挿通孔５１の径よりも大きな径を有する拡径部５２ａを備えたボルト５２と、ボルト５２に螺合されるナット５３と、により構成される。ボルト５２は、例えば、中央部に拡径部５２ａを有する両ねじボルトにより構成されており、拡径部５２ａの両端部にはテーパ部５２ｂが形成されている。ボルト５２のねじ部の径をｄ１、挿通孔５１の径をｄ２、拡径部５２ａの径をｄ３とすれば、ｄ３＞ｄ２≧ｄ１の関係が成り立つ。Ｍ６のボルト５２を使用した場合、拡径部５２ａの径ｄ３と挿通孔５１の径ｄ２との差分Δｄは、例えば、０＜Δｄ≦０．３ｍｍの範囲に設定される。
【００２９】
ボルト５２は、鋼材Ｓに穿孔された挿通孔５１にハンマー等で打ち込むことにより、挿通孔５１に固定される。拡径部５２ａの径ｄ２は、挿通孔５１の径ｄ２より大きく形成されていることから、打ち込み時に挿通しやすくなるように、拡径部５２ａの両端部にはテーパ部５２ｂが形成される。なお、図２（ａ）において、拡径部５２ａは塑性変形しながら挿通孔５１に挿入されることから、拡径部５２ａの径ｄ３と挿通孔５１の径ｄ２とが実質的に等しい大きさとなるように図示している。
【００３０】
また、ボルト５２は、拡径部５２ａにより挿通孔５１に固定されているが、念のため、ナット５３を両端のねじ部に螺合させることにより、ボルト５２の抜け止めとして使用することができる。また、ボルト５２のねじ山や螺合されたナット５３は、ボルト５２の表面に凹凸を形成し、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３との引っ掛かり部を構成し、ズレ止め部材５の樹脂層の保持力を向上させることができる。なお、ナット５３は、拡径部５２ａと隣接する位置までねじ込む必要はなく、中間部までねじ込むようにしてもよいし、ボルト５２の両端部がナット５３からはみ出るまでねじ込むようにしてボルト５２の両端部のねじ山を潰すようにしてもよい。
【００３１】
上述したズレ止め部材５によれば、挿通孔５１にボルト５２を打ち込んだ状態において、挿通孔５１とボルト５２（拡径部５２ａ）との間に隙間が生じることがなく、ボルト５２のガタを抑制することができる。したがって、ズレ止め部材５を鋼材Ｓに対してガタが生じないように固定することができ、ズレ止め部材５のガタに起因する鋼材補修構造１の損壊を抑制することができ、鋼材補修構造１の効果を高めることができるとともに、その寿命を延ばすこともできる。なお、ズレ止め部材５は、図１（ａ）に示した本数や配置に限定されるものではなく、腐食部Ｃの大きさや深さ、鋼材Ｓの板厚、使用する樹脂剤の種類等に応じて本数や配置は適宜変更される。
【００３２】
図２（ｂ）に示したズレ止め部材５の第一変形例は、拡径部５２ａをボルト５２の表面に形成された凹凸により構成したものである。拡径部５２ａは、図２（ａ）に示したように、全域に渡って挿通孔５１の径ｄ２よりも大きくなるように形成してもよいし、図２（ｂ）に示したように、部分的に挿通孔５１の径ｄ２よりも大きくなるように形成してもよい。なお、拡径部５２ａの凹凸形状は、図示したものに限定されるものではなく、Ｖ字形状や十字形状のパターン化された凹凸であってもよい。
【００３３】
図２（ｃ）に示したズレ止め部材５の第二変形例は、鋼材Ｓに溶接されるスタッドボルト５４により構成したものである。このようにスタッドボルト５４を鋼材Ｓに溶接した場合も、ズレ止め部材５を鋼材Ｓに対してガタが生じないように固定することができ、ズレ止め部材５のガタに起因する鋼材補修構造１の損壊を抑制することができ、鋼材補修構造１の効果を高めることができるとともに、その寿命を延ばすこともできる。なお、スタッドボルト５４のねじ山により、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３との引っ掛かりを向上させることができる。
【００３４】
また、鋼製構造物における鋼材Ｓに引張力が作用し易い場合には、ズレ止め部材５をスタッドボルト５４により構成し、鋼材Ｓに圧縮力が作用し易い場合には、ズレ止め部材５をボルト５２により構成する等、鋼材Ｓの使用環境によってズレ止め部材５を使い分けるようにしてもよい。
【００３５】
図２（ｄ）に示したズレ止め部材５の第三変形例は、第二変形例に示したスタッドボルト５４にナット５３を螺合させたものである。ここでは、スタッドボルト５４の両端部がナット５３からはみ出るまでナット５３をねじ込み、スタッドボルト５４の両端部のねじ山を潰した状態を図示している。かかる構成により、ナット５３の脱落を抑制することができるとともに、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３との引っ掛かりを向上させることができる。なお、ナット５３は、スタッドボルト５４の中間部や根元部までねじ込むようにしてもよい。
【００３６】
次に、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１の施工方法について説明する。ここで、図３は、図１に示した鋼材補修構造の施工方法を示す図であり、（ａ）は施工前の状態、（ｂ）は第一工程、（ｃ）は第二工程、（ｄ）は第三工程、(ｅ)は第四工程、（ｆ）は第五工程、（ｇ）は第六工程、を示している。
【００３７】
図３（ａ）に示したように、鋼材補修構造１の施工前の鋼材Ｓには腐食部Ｃが形成されている。すなわち、本実施形態に係る鋼材補修構造１は、腐食部Ｃを補修して減肉した鋼材Ｓの強度を向上させ、寿命を延ばすために施工される。また、この状態で、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよい。
【００３８】
図３（ｂ）に示した第一工程は、鋼材Ｓに挿通孔５１を穿孔する工程である。具体的には、作業員がドリル等の工具を使用して穿孔作業を行う。なお、ズレ止め部材５をスタッドボルト５４により構成する場合には、かかる第一工程（穿孔工程）を省略することができる。
【００３９】
図３（ｃ）に示した第二工程は、挿通孔５１にズレ止め部材５を構成するボルト５２を打ち込む工程である。具体的には、作業員がハンマー等の工具を使用して打ち込み作業を行う。なお、ズレ止め部材５をスタッドボルト５４により構成する場合には、かかる第二工程（打ち込み工程）は、スタッドボルト５４を鋼材Ｓに溶接する工程に変更される。
【００４０】
図３（ｄ）に示した第三工程は、鋼材Ｓに固定されたボルト５２にナット５３を螺合する工程である。具体的には、作業員が各ボルト５２にナット５３を螺合する。上述した第一工程〜第三工程により、鋼材Ｓの両面にズレ止め部材５を配置することができる。
【００４１】
図３（ｅ）に示した第四工程は、腐食部Ｃを含む鋼材Ｓの表面及びその裏面に第一補強樹脂層２を形成する工程である。第一補強樹脂層２を形成する範囲（面積）や厚さは、腐食部Ｃの大きさや深さによって設定され、補強したい強度を補うことができ、補強材４を支持することができるように設定される。なお、複数の腐食部Ｃを同一の第一補強樹脂層２で覆うようにしてもよい。
【００４２】
図３（ｆ）に示した第五工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材４を配置する工程である。補強材４は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補強材４（例えば、網筋）の一部が第一補強樹脂層２に埋め込まれるように押し付けられる。
【００４３】
図３（ｇ）に示した第六工程は、補強材４の上から第二補強樹脂層３を形成する工程である。このとき、第二補強樹脂層３は、補強材４及び第一補強樹脂層２の全体を覆うように形成される。第二補強樹脂層３の外周部はテーパ状に形成することにより、接着性や防水性を向上させることができる。なお、第二補強樹脂層３の表面にコーティングや塗装を施すようにしてもよい。
【００４４】
上述した施工方法により、腐食部Ｃを有する鋼材Ｓの両面に、第一補強樹脂層２、第二補強樹脂層３、補強材４及びズレ止め部材５を配置することができ、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１を鋼材Ｓに形成することができる。なお、上述した施工方法では、腐食部Ｃの両面の樹脂層を同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の樹脂層を形成してから、裏面側の樹脂層を形成するようにしてもよい。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造１について、図４及び図５を参照しつつ説明する。ここで、図４は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す断面図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。図５は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す断面図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、（ｃ）は第六実施形態、（ｄ）は第七実施形態、（ｅ）は第八実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００４６】
図４（ａ）に示した第二実施形態に係る鋼材補修構造１は、第二補強樹脂層３を構成するエポキシ系樹脂剤に繊維材６を配合したものである。繊維材６には、鋼繊維、ポリプロピレン繊維、セラミック繊維等が使用される。繊維材６は、第一補強樹脂層２にも配合するようにしてもよい。かかる繊維材６を樹脂剤に配合することにより、樹脂層のひび割れやクラックの発生及び進展を抑制することができる。
【００４７】
図４（ｂ）に示した第三実施形態に係る鋼材補修構造１は、第二補強樹脂層３を構成するエポキシ系樹脂剤に金属材７を配合したものである。金属材７には、鉄粉やアルミ粉等の金属粉、鉄粒やアルミ粒等の金属粒、鉄球やアルミ球等の金属球等を使用することができる。金属材７の径は、例えば、３ｍｍ以下に調整される。金属材７は、第一補強樹脂層２にも配合するようにしてもよい。かかる金属材７を樹脂剤に配合することにより、樹脂層の強度を向上させることができる。なお、金属材７に替えて、セラミックス材を使用してもよいし、金属材７やセラミックス材を混合した混合材を使用してもよいし、金属材７やセラミックス材に繊維材６を混合した混合材を使用してもよい。
【００４８】
さらに、金属材７に替えて石材を使用してもよい。石材には、例えば、細骨材に分類される大きさのもの（具体的には、１０ｍｍふるいを全て通過し、５ｍｍふるいを質量で８５％以上通過するもの）が使用される。石材の種類としては、例えば、砂岩石、泥岩石、礫岩石、チャート石灰岩石、凝灰岩石、流紋岩石、安山岩石、玄武岩石、花崗岩石、閃緑岩石、ハンレイ岩石、片岩石、片麻岩石、角閃岩石、緑色岩石、カンラン岩石、大理石、石英、珪石、珪砂、斜長石、カリ長石、斜方輝石、単斜輝石、角閃石、ザクロ石、白雲母石、黒雲母石、緑レン石、磁鉄鉱、黄鉄鉱、火山ガラス、岩片等を使用することができる。石材の硬度は、モース硬度が２．５程度以上のものが好ましい。なお、石材と金属材７やセラミックス材を混合した混合材を使用してもよいし、石材に繊維材６を混合した混合材を使用してもよい。
【００４９】
図５（ａ）に示した第四実施形態に係る鋼材補修構造１は、補強材４に薄肉鋼板を使用したものである。補強材４は、網筋に限定されるものではなく、他の強度部材により置換するようにしてもよい。さらに、補強材４は、所定の強度を有していれば、薄肉鋼板以外の金属板（例えば、パンチングメタル）や三次元織物等であってもよい。
【００５０】
図５（ｂ）に示した第五実施形態に係る鋼材補修構造１は、補強材４をズレ止め部材５に固定したものである。ズレ止め部材５に補強材４を固定する場合には、ボルト５２が補強材４を貫通する長さに設定し、ズレ止め部材５を固定するナット５３の外側から第二ナット５５を締め付けることによって、補強材４をナット５３と第二ナット５５との間で挟持させるようにすればよい。ナット５３は、補強材４の位置決めを行うスペーサとしても機能する。ナット５３は、締付機能を有しない単なるスペーサに置換するようにしてもよい。また、第二ナット５５は、第二補強樹脂層３によって被覆される。
【００５１】
このように補強材４をズレ止め部材５に固定した場合には、鋼材Ｓに負荷される応力を、ズレ止め部材５を介して確実に補強材４に伝達することができ、効果的に腐食部Ｃを補強することができる。なお、鋼材Ｓが一方向にのみ撓み易い場合には、補強材４のいずれか一方のみをズレ止め部材５に固定するようにしてもよい。
【００５２】
図５（ｃ）に示した第六実施形態に係る鋼材補修構造１は、ズレ止め部材５のナット５３を補強材４の外側に配置したものである。かかる構成によっても、ナット５３はボルト５２の抜け止め部材として機能する。上述した第一実施形態、第五実施形態及び第六実施形態に示したように、ナット５３（第二ナット５５を含む）は、補強材４の内側に螺合されていてもよいし、補強材４の内側及び外側に螺合されていてもよいし、補強材４の外側に螺合されていてもよい。
【００５３】
図５（ｄ）に示した第七実施形態に係る鋼材補修構造１は、鋼材Ｓの片面にのみ樹脂層を形成したものである。かかる第七実施形態では、ズレ止め部材５として、例えば、頭部５６ａの根元に拡径部５２ａを有する片ねじボルト５６が使用される。なお、鋼材Ｓの表面に露出した片ねじボルト５６の頭部５６ａは、樹脂剤で被覆したり、塗装を施したり、ボルトキャップを被せたりすることによって、防水対策及び防錆対策を施すようにしてもよい。
【００５４】
図５（ｅ）に示した第八実施形態に係る鋼材補修構造１は、第一補強樹脂層２の下に副補強材８を配置したものである。副補強材８は、減肉された腐食部Ｃの強度をさらに補強するための部材であり、例えば、薄肉鋼板、網筋、パンチングメタル等により形成される。副補強材８は、腐食部Ｃを覆うことができる程度の最小限の面積を有し、ズレ止め部材５により鋼材Ｓの表面に直に固定される。かかる構成により、腐食部Ｃを覆って効果的に強度を補強することができる。なお、腐食部Ｃと副補強材８との隙間には、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤で充填してもよいし、空洞のままであってもよい。
【００５５】
次に、上述した本実施形態に係る鋼材補修構造１を橋梁に適用した場合について、図６及び図７を参照しつつ説明する。ここで、図６は、鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。図７は、トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【００５６】
図６（ａ）に示した鋼桁橋９は、例えば、両端部及び中間部に配置された橋桁９１と、橋桁９１の上の支持された鋼材９２と、鋼材９２の上に支持された道路や線路を構成する上部構造物９３と、を有する。鋼材９２は、例えば、Ｉ型鋼により構成され、長手方向に配列された複数の垂直補強鋼材９４を有する。
【００５７】
図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＡ部拡大図である。図示したように、鋼材９２（Ｉ型鋼）は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂを有し、垂直補強鋼材９４は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂに溶接されている。鋼材９２のフランジ９２ｂは、略水平面を形成するように形成されていることから、表面に雨水等の水分が溜まり易く腐食し易い。例えば、フランジ９２ｂに腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第八実施形態のいずれかの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００５８】
図６（ｃ）に示したように、鋼材９２に垂直補強鋼材９４が配置されている場合には、第一補強樹脂層２は、隣接する垂直補強鋼材９４間の全域に渡って形成される。したがって、上述した第一実施形態〜第八実施形態のいずれかの鋼材補修構造１が、隣接する垂直補強鋼材９４の間におけるフランジ９２ｂの表面の全域に渡って形成されることとなる。このように垂直補強鋼材９４の間を鋼材補修構造１で埋めることにより、フランジ９２ｂに生じる応力分布を均一にすることができ、応力集中を抑制することができる。なお、鋼材補修構造１は、実際には、フランジ９２ｂの外側まで拡張するように（フランジ９２ｂの端面を覆うように）施工されるが、ここでは腐食部Ｃの様子を表示するために、フランジ９２ｂの外側に拡張された部分は仮想線（一点鎖線）で図示している。
【００５９】
図７（ａ）に示したトラス橋１０は、例えば、外形を構成する上弦材１０１及び下弦材１０２と、上弦材１０１又は下弦材１０２に固定されるガセットプレート１０３と、両端がガセットプレート１０３に固定される斜材１０４と、を有する。一般に、トラス橋１０では、上弦材１０１、下弦材１０２、ガセットプレート１０３及び斜材１０４は、いずれも鋼材により構成されており、例えば、斜材１０４はＨ型鋼により構成されることが多い。また、トラス橋１０は、図示した上路式のワーレントラスに限定されるものではなく、下路式であってもよいし、プラットトラス、ハウトラス等の他のトラス構造であってもよい。かかるトラス橋では、ガセットプレート１０３と上弦材１０１、下弦材１０２及び斜材１０４との接続部には、リベットやボルト等の締結具が使用されており、この接続部に雨水等の水分が溜まり易くなっている。
【００６０】
図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＢ部拡大断面図である。図示したように、斜材１０４は、ガセットプレート１０３の上部に接続されていることが多く、斜材１０４とガセットプレート１０３との接続部に溜まった水分がガセットプレート１０３の表面を伝って下方に流れ易くなっている。したがって、斜材１０４の接続部の周辺におけるガセットプレート１０３が腐食し易い。
【００６１】
例えば、図７（ｃ）に示したように、ガセットプレート１０３の表面に腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第八実施形態のいずれかの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００６２】
ここで、図８は、ズレ止め部材の他の変形例を示す拡大図であり、（ａ）は第四変形例、（ｂ）は第五変形例、を示している。また、図９は、本発明の第九実施形態に係る鋼材補修構造を示す全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、を示している。なお、各図において、上述した実施形態又は変形例と同じ構成部品については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図８（ａ）に示したズレ止め部材５の第四変形例は、ズレ止め部材５を鋼材Ｓに穿孔されたねじ孔５７に螺合された全ねじボルト５８により構成したものである。かかる構成によっても、ズレ止め部材５を鋼材Ｓに対してガタが生じないように固定することができ、ズレ止め部材５のガタに起因する鋼材補修構造１の損壊を抑制することができ、鋼材補修構造１の効果を高めることができるとともに、その寿命を延ばすこともできる。なお、全ねじボルト５８のねじ山により、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３との引っ掛かりを向上させることもできる。
【００６４】
図８（ｂ）に示したズレ止め部材５の第五変形例は、第四変形例に示した全ねじボルト５８にナット５３を螺合させたものである。ナット５３を鋼材Ｓに達するまで締め付けることにより、全ねじボルト５８をより強固に固定することができる。また、ナット５３を全ねじボルト５８の中間部に配置した場合には、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３との引っ掛かりを向上させることができる。なお、ナット５３を全ねじボルト５８に螺合した後、全ねじボルト５８の両端部のねじ山を潰すようにしてナット５３の脱落を防止するようにしてもよい。
【００６５】
図９（ａ）及び（ｂ）に示した鋼材補修構造１の第九実施形態は、第二補強樹脂層３の表面を覆うように剥落防止用の防落シート１１を接着剤により貼付したものである。図９（ａ）及び（ｂ）において、説明の便宜上、防落シート１１を一点鎖線で図示している。防落シート１１には、例えば、樹脂との接着性に優れたガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等が使用される。かかる防落シート１１を鋼材補修構造１の表面に貼付することにより、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層３が剥離して落下することを抑制することができ、安全性を向上させることができる。
【００６６】
本発明は上述した実施形態に限定されず、橋梁以外の、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した様々な鋼製構造物における腐食部の補修に適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１  鋼材補修構造
２  第一補強樹脂層
３  第二補強樹脂層
４  補強材
５  ズレ止め部材
６  繊維材
７  金属材
８  副補強材
９  鋼桁橋
１０  トラス橋
１１  防落シート
５１  挿通孔
５２  ボルト
５２ａ  拡径部
５２ｂ  テーパ部
５３  ナット
５４  スタッドボルト
５５  第二ナット
５６  片ねじボルト
５６ａ  頭部
５７  ねじ孔
５８  全ねじボルト
９１  橋桁
９２  鋼材
９２ａ  ウェブ
９２ｂ  フランジ
９３  上部構造物
９４  垂直補強鋼材（補強鋼材）
１０１  上弦材
１０２  下弦材
１０３  ガセットプレート
１０４  斜材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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